科学家们实现了自持核聚变……但现在他们无法复制它:

科学家们实现了自持核聚变……但现在他们无法复制它:
科学家们实现了自持核聚变……但现在他们无法复制它: 1

科学家们已经证实,去年,他们首次在实验室中实现了一种自我延续(而不是逐渐消失)的聚变反应——使我们更接近于复制为太阳提供动力的核反应。

但是,他们不确定如何重现该实验。

当两个原子结合形成一个更重的原子时,就会发生核聚变,并在此过程中释放出巨大的能量爆发。

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这是一个在自然界中经常发现的过程,但在实验室中很难复制,因为它需要高能环境来保持反应的进行。

太阳通过核聚变产生能量– 通过将氢原子撞击在一起产生氦气。

超新星——爆炸的太阳——也利用核聚变来进行宇宙烟花表演。这些反应的力量是产生铁等较重分子的原因。

然而,在地球上的人工环境中,热量和能量往往会通过 x- 等冷却机制逸出射线辐射和热传导。

为了使核聚变成为人类可行的能源,科学家们首先必须实现一种称为“点火”的东西,在这种情况下,自热机制会克服所有能量损失。

一旦实现点火,聚变反应就会自行启动。

1955 年,物理学家约翰劳森创建了一套标准,现在称为“类劳森点火标准”,以帮助识别何时这种点火发生了。

核反应的点火通常发生在超新星或核武器等极端强烈的环境中。

加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火设施的研究人员已经花了十多年时间完善他们的技术,现在已经证实,2021 年 8 月 8 日进行的具有里程碑意义的实验确实首次成功点燃了核聚变反应。

在最近的分析中, 2021 年的实验根据九个不同的版本进行了评判劳森标准。

“这是我们第一次在实验室中超过劳森标准,”国家点火装置的核物理学家 Annie Kritcher 告诉新科学家。

要实现这一目标为了达到效果,该团队将一个氚和氘燃料胶囊放置在镀金贫铀室的中央,并向其发射 192 束高能激光以产生强 X 射线浴。

向内定向的冲击波产生的强烈环境产生了自持聚变反应。

在这些条件下,氢原子发生聚变,在 100 万亿分之一秒内释放 1.3 兆焦耳的能量,即 10 千万亿瓦…

点火对几乎无法察觉的微小变化非常敏感,例如差异Kritcher 解释说,每个胶囊的结构和激光强度都存在差异。

“如果你从微观上较差的起点开始,最终能量产量的差异就会大得多,”他说伦敦帝国理工学院的等离子体物理学家 Jeremy Chittenden。 “8 月 8 日的实验是最好的情况。”

该团队现在想要确定实现点火所需的确切条件以及如何使实验对小错误更具弹性。如果没有这些知识,就无法扩大该过程以创建可为城市提供动力的聚变反应堆,而这是此类研究的最终目标。

Chittenden 说:“为了点火,必须让一切都恰到好处。”

这篇文章发表在 Physical Review Letters 上。

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